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在電子產(chǎn)品中，嵌入式系統(tǒng)通常依靠光耦合器接收來自的輸入信號。外部傳感器或開關(guān)。在某種程度上，它們就像微控制器的鬧鐘。理想情況下，所有信號都準(zhǔn)確地中繼到微控制器。然而，當(dāng)光耦合器未正確實現(xiàn)時，微控制器有時會在沒有觸發(fā)輸入時錯過輸入信號或錯誤地檢測信號。在這個PCB設(shè)計教程中，我們將討論如何設(shè)置光耦合器以在PCB布局中取得成功。但首先，讓我們自己提醒光耦合器的設(shè)計是如何工作的。

PCB設(shè)計教程：光耦合器的基本原理

光耦合器是隔離輸入信號的電子元件通過光學(xué)接口。光耦合器的最基本形式包括紅外LED和單個集成的光電晶體管。當(dāng)電流通過時，紅外LED開啟，強(qiáng)度取決于電流的幅度。光電晶體管由LED燈激活，導(dǎo)致其集電極和發(fā)射極之間短路。

紅外LED和光電晶體管通常由玻璃或空氣隔開。這使光耦合器的電隔離度<10kV。因此，光耦合器是將嵌入式系統(tǒng)與源自輸入信號環(huán)境的電氣干擾隔離的理想選擇。

除了保護(hù)嵌入式系統(tǒng)免受電噪聲影響外，光耦合器還用于保持低電壓和高電壓。系統(tǒng)分開。例如，作為光耦合器變體的光三端雙向可控硅開關(guān)元件可用于控制高AC電壓器件。例如，AC電動機(jī)。這消除了可能導(dǎo)致微控制器及其相關(guān)組件損壞的電路故障風(fēng)險。

光耦合器可以降低高壓損壞的風(fēng)險。

PCB設(shè)計教程：光耦合器的錯誤

光耦合器是一個簡單的無源元件，大多數(shù)設(shè)計師遇到讓光耦合器工作不是火箭科學(xué);但是，有一些設(shè)計錯誤會導(dǎo)致使用一個或?qū)е螺斎胄盘柌环€(wěn)定的目的。

1。未能分離光耦合器接地連接。

在基本光耦合器中，集成（IC）由兩個接地引腳組成。一個連接到紅外LED，另一個連接到光電晶體管。錯誤是在布線PCB時將兩個接地連接在一起。根據(jù)我的工程經(jīng)驗，我甚至在機(jī)器中使用的電子控制器中遇到過這種情況。

使用光耦合器的主要原因是安全地分離兩個電路。當(dāng)外部接地連接到PCB時，電路中的任何接地噪聲都可以直接耦合到敏感的板載電路。而是為外部接地引腳創(chuàng)建單獨的信號連接，并為輸入接地線分配專用連接器。

2。使用限流電阻的錯誤值

除了施加適當(dāng)?shù)妮敵鲭妷和猓怦詈掀鞯募t外LED還需要足夠的電流才能正常工作。最小正向電流的值可以參考相應(yīng)光耦合器的電流傳輸比圖表。如果限流電阻在光耦合器的最小值下工作，則光電晶體管可能表現(xiàn)不規(guī)則。例如，來自開關(guān)的10個有效輸入中，只有部分輸入將被檢測到。

另一方面，限流電阻的值不應(yīng)太低。這是為了防止紅外LED發(fā)生故障。與常規(guī)LED一樣，紅外LED具有不應(yīng)過沖的最大正向電流。這使得選擇正確的限流電阻成為確保可靠光耦合器操作的關(guān)鍵步驟。

顧名思義，需要足夠的電流來點亮紅外LED

3。選擇錯誤的光耦合器

盡管看起來很普遍，但并非所有的光耦合器都是相同的。例如，光電三端雙向可控硅用于控制交流負(fù)載，而光達(dá) - 達(dá)林頓則適用于僅產(chǎn)生少量輸入電流的情況。另一個考慮因素是集電極 - 發(fā)射極擊穿輸出電壓，對于不同型號的光耦合器可能會有所不同。

但如果您只是使用光耦合器進(jìn)行正常的輸入隔離，那么像PC817這樣的型號就可以解決問題。您還可以花更少的時間來創(chuàng)建足跡，因為PCB設(shè)計軟件中的通用光耦合器組件可以解決問題。

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